專利名稱：智能交通的高速攝像抓拍的方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能交通的高速攝像抓拍的方法及其專用的系統(tǒng)，設(shè)備。該方法及其系統(tǒng)可用于高速公路等場(chǎng)合，尤其是主要用于對(duì)道路中的車輛進(jìn)行車輛智能管理，其中包括對(duì)超速車輛自動(dòng)實(shí)施視頻監(jiān)測(cè)在內(nèi)的道路遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高速公路的建設(shè)及運(yùn)行、管理日益顯得重要。然而，以普通攝像機(jī)為代表的現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)(如高速車輛)攝像存在著下述明顯不足①圖像的“凍結(jié)”能力不夠欲將高速運(yùn)動(dòng)的車輛拍攝清晰，其抓拍的方法和系統(tǒng)必需有足夠的“凍結(jié)”能力，否則所攝的圖像不夠清晰，例如拍攝以100km/h速度行駛的車輛為例，它在拍攝一幀所需40ms時(shí)間內(nèi)移動(dòng)1.12米，將會(huì)造成圖像的模糊。在實(shí)際使用中，可采用“電子快門”技術(shù)，在光照條件好的情況較易于解決問(wèn)題，但在傍晚、清晨、下雨天、陰天場(chǎng)合，會(huì)因光照度的不足，而影響圖像的質(zhì)量。②無(wú)法高速拍攝二幀或多幀圖像，其主要原因是普通攝像機(jī)當(dāng)拍攝完第一幀圖后，再拍第二幀時(shí)高速車輛往往已跑出視場(chǎng)。③普通攝像因時(shí)間控制精度較低，誤動(dòng)作較高，難以做成能被用戶所接受的視頻觸發(fā)系統(tǒng)。④難以兼顧復(fù)雜環(huán)境中的拍攝事實(shí)上，高速道路中的拍攝條件非常復(fù)雜、苛刻，例如光照條件變化大，外界雜散光線的變化大，車輛大燈的強(qiáng)度變化較大，加上溫度、濕度等各種外界自然環(huán)境條件的變化幅度大，現(xiàn)有技術(shù)難以適應(yīng)。⑤難以制成視頻測(cè)速器，更難以制成視頻交通信息采集系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)在光線不強(qiáng)的場(chǎng)合中難以對(duì)高速行駛的車輛進(jìn)行清晰地拍攝和測(cè)速，且對(duì)圖像的凍結(jié)能力較弱等的技術(shù)問(wèn)題。提供一種能在夜間或光線不強(qiáng)的環(huán)境中清晰地拍攝高速行駛車輛的牌照，車型和顏色，并對(duì)道路中的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)的方法及其系統(tǒng)。
本發(fā)明同時(shí)還解決現(xiàn)有的智能交通中夜間抓拍的技術(shù)所存在的不能以足夠高的拍攝頻率拍攝出一幀表達(dá)顏色、車型，另一幀表達(dá)顏色、車牌的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明同時(shí)還解決現(xiàn)有的智能交通中夜間抓拍的技術(shù)所存在的不能在一幀內(nèi)記錄多個(gè)彩色像的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明同時(shí)還解決現(xiàn)有的智能交通中夜間抓拍的技術(shù)所存在攝像機(jī)造價(jià)較為昂貴，燈光設(shè)施，拍攝系統(tǒng)布置不甚合理等的技術(shù)問(wèn)題。采用本發(fā)明的方法，有利于拍攝系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，提供一種制作成本較低，附合我國(guó)國(guó)情，易于推廣應(yīng)用的高速公路的智能交通管理方法及其系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案(步驟)得以解決的(1).掃描道路的背景特征圖像，由計(jì)算機(jī)判定是否有車到達(dá)監(jiān)測(cè)視場(chǎng)；(2).測(cè)定經(jīng)過(guò)車輛的車速，計(jì)算機(jī)判定是否需對(duì)其進(jìn)行抓拍；(3).控制CCD高速攝像頭，采用光快門對(duì)被攝車輛圖像進(jìn)行“凍結(jié)”，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)中的車輛圖像進(jìn)行攝錄；(4).將被“凍結(jié)”的圖像輸入至計(jì)算機(jī)中的圖像采集卡，進(jìn)而輸入至內(nèi)存，進(jìn)行數(shù)字圖像處理；(5).在畫面中錄入時(shí)間、地點(diǎn)、車速；(6).經(jīng)圖像壓縮，存儲(chǔ)在硬盤中；(7).實(shí)時(shí)將視頻圖像傳輸至遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心。
作為優(yōu)選，所述的掃描道路的背景特征圖像是在監(jiān)測(cè)視場(chǎng)內(nèi)道路上白線的掃描圖像或計(jì)算機(jī)虛擬的掃描圖像。一般地，所述的背景特征圖像為繪制在監(jiān)測(cè)視場(chǎng)內(nèi)的兩條白線或虛線或其它類似圖像。當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)視場(chǎng)時(shí)，所述的掃描圖像即發(fā)生變化，至一定值(例如遮擋住白線達(dá)一定寬度)時(shí)，獲得觸發(fā)信號(hào)，以使系統(tǒng)工作。
作為優(yōu)選，所述的監(jiān)測(cè)視場(chǎng)內(nèi)拍攝兩個(gè)或兩個(gè)以上的車輛圖像，并將其記錄在一幀畫幅內(nèi)，用以測(cè)量車輛的速度或加速度；此外設(shè)置在監(jiān)測(cè)視場(chǎng)內(nèi)的二白線間距為一定值，計(jì)算機(jī)根據(jù)車輛經(jīng)二白線的間隔時(shí)間可方便地計(jì)算出車輛的速度數(shù)據(jù)，以供道路的智能管理。
作為優(yōu)選，所述的高速攝像頭采用計(jì)算機(jī)經(jīng)RCC卡控制窄脈沖發(fā)生器發(fā)出按需可預(yù)置的窄脈沖光，所述光脈沖寬度為0.5微秒至2000微秒。所述的RCC卡實(shí)際上是計(jì)算機(jī)與窄脈沖發(fā)生器的接口電路，使計(jì)算機(jī)在專用軟件支撐下能隨心所欲地按需控制窄脈沖發(fā)生器，使之能獲得監(jiān)測(cè)車輛所需的各種窄脈沖光。
作為優(yōu)選，在夜間環(huán)境中拍攝車型和顏色時(shí)，所述的窄脈沖光的寬度為100微秒至500微秒。而在夜間環(huán)境中拍攝車牌時(shí)，所述的光脈沖寬度為5微秒至60微秒。其中一種較佳的車輛圖像“凍結(jié)”的方法是以高拍攝頻率拍攝出帶顏色的車型和帶顏色的車牌照。
作為優(yōu)選，所述的數(shù)字圖像處理系由去噪，二值化和自動(dòng)鏈碼跟蹤的步驟構(gòu)成，以利于提高后續(xù)計(jì)算機(jī)管理的質(zhì)量。
作為優(yōu)選，在夜間環(huán)境中，以車輛大燈的圖像為標(biāo)記，在連續(xù)兩幀的相鄰兩場(chǎng)內(nèi)，提取兩標(biāo)記間的行數(shù)差，由計(jì)算機(jī)測(cè)出車輛速度。計(jì)算機(jī)可對(duì)這些車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，例如對(duì)于車速超過(guò)設(shè)定值的違章車輛，自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行諸如拍攝牌照，在畫面中錄入時(shí)間、地點(diǎn)、車速等工作，也可以對(duì)所有車輛由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類記錄管理。
一種智能交通的高速攝像抓拍的系統(tǒng)，在所述監(jiān)測(cè)視場(chǎng)的道路上繪制若干條白線，其上方設(shè)置有CCD高速攝像頭和窄脈沖發(fā)生器，兩者同指向監(jiān)測(cè)視場(chǎng)，其攝像光軸對(duì)著車輛的行進(jìn)方向，并與設(shè)置在附近的專用工控機(jī)相連，受其控制。
作為優(yōu)選，所述的CCD高速攝像頭設(shè)置在正上方，其光軸與垂直線的夾角即拍攝角在白天時(shí)為60°-75°；在夜間時(shí)為76°-80°。例如CCD高速攝像頭可設(shè)置道路正上方，并指向監(jiān)測(cè)視場(chǎng)。在上述拍攝角的優(yōu)選狀態(tài)中進(jìn)行拍攝，既可有利于提高拍攝的清晰度，也能有效地防止夜間拍攝的閃光對(duì)駕駛員可能產(chǎn)生的不利影響。
因此，本發(fā)明應(yīng)用于道路的智能交通管理將產(chǎn)生下述有益的效果1.獲得高凍結(jié)能力，保證車輛的圖像十分清晰，即使車輛速度高于200km/h時(shí)，仍能保證圖像清晰度；2.按需以高頻拍攝二幀或多幀，一幀表達(dá)車型和顏色，一幀表達(dá)車牌和顏色，解決智能交通中夜間抓拍難的問(wèn)題；3.藉以解決高速車輛測(cè)速的問(wèn)題；并保證了被攝車輛的顏色的顯現(xiàn)，尤其是車牌的顏色的正確顯現(xiàn)；4.解決夜間拍攝的照明問(wèn)題，在保證圖像正確曝光的前提下，整個(gè)系統(tǒng)從原先所需數(shù)千瓦的功率降為僅需400W，不但節(jié)能又無(wú)光污染，提高了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的隱蔽性；5.解決了以上技術(shù)問(wèn)題也就解決了智能交通中的技術(shù)瓶頸，從而解決了高速車輛的監(jiān)控，籍以遏制因超速引發(fā)的交通事故，保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。


附圖1是本發(fā)明的一種拍攝系統(tǒng)的流程圖；附圖2是本發(fā)明的一種拍攝系統(tǒng)的硬件組成的方框圖；附圖3是本發(fā)明的一種拍攝系統(tǒng)的圖像識(shí)別處理方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合流程圖和方框圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例在高速公路的適當(dāng)位置處的地面上繪制有二條或二條以上的白線，并在此道路行進(jìn)方向的正上方設(shè)置有高速攝像頭和窄脈沖發(fā)生器，攝像光軸對(duì)著車輛的行進(jìn)方向，并在其附近不遠(yuǎn)處設(shè)置有與之相連的專用的工控機(jī)，其內(nèi)設(shè)有與窄脈沖發(fā)生器相接的RCC卡，和與高速攝像頭相連的圖像采集卡以及MOXA卡(參見(jiàn)附圖2)；所述高速攝像頭的光軸與垂直線的夾角即拍攝角為68°左右；在所述的高速攝像頭旁設(shè)置有大功率環(huán)形高壓脈沖燈，電源用無(wú)變壓器高壓電子電路供電，用大規(guī)模集成電路構(gòu)成的專門設(shè)計(jì)的RCC卡產(chǎn)生數(shù)微秒至數(shù)百微秒的超短脈沖用以控制環(huán)形燈的開(kāi)和關(guān)。在所述的專用的工控機(jī)內(nèi)還設(shè)置有多個(gè)軟件。將運(yùn)行環(huán)境初始化，經(jīng)檢測(cè)環(huán)境亮度，判定白天或夜間。在白天時(shí)，先掃描背景圖像，判定是否有車，記錄時(shí)刻Timel，若有車，則掃描第二條白線，記錄時(shí)刻Time2，測(cè)出車速，判定該車是否超速；若車速超過(guò)所設(shè)定的值時(shí)，即行抓拍，將所拍攝的圖像在采集卡中“凍結(jié)”后，輸入到內(nèi)存，計(jì)算機(jī)將拍攝時(shí)間、地點(diǎn)及速度數(shù)據(jù)疊加到圖像的適當(dāng)位置，經(jīng)壓縮后存入硬盤，將圖像保存至超速圖像目錄內(nèi)，經(jīng)MOXA卡輸出，至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控(參見(jiàn)附圖1)。
若在夜間時(shí)，掃描背景圖像，當(dāng)有車經(jīng)過(guò)時(shí)，車頭大燈的圖像進(jìn)入監(jiān)測(cè)視場(chǎng)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)速，若超速由計(jì)算機(jī)控制數(shù)萬(wàn)伏的高壓控制環(huán)形燈的“開(kāi)”，經(jīng)30微秒左右的時(shí)間后，用相應(yīng)的負(fù)高壓控制“關(guān)”。從而獲得車牌的清晰圖像和顏色，隨即再以大脈沖照射獲得車型的顏色，其拍攝角為78°左右，在該特定角的位置閃光拍攝時(shí)，前車頂正好遮擋住駕駛員的視線。車速的獲得是將所拍攝的圖像在采集卡中“凍結(jié)”后輸入到內(nèi)存獲得輸入到內(nèi)存，對(duì)其進(jìn)行去噪、二值化和自動(dòng)鏈碼跟蹤等的數(shù)字圖像處理，獲得圖像的坐標(biāo)，從而測(cè)出速度。將拍攝時(shí)間、地點(diǎn)和速度，疊加到圖像的適當(dāng)位置，經(jīng)壓縮后存入硬盤；圖像保存至超速圖像目錄，經(jīng)MOXA卡輸出，至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征在于包括下述步驟(1).掃描道路的背景特征圖像，由計(jì)算機(jī)判定是否有車到達(dá)監(jiān)測(cè)視場(chǎng)；(2).測(cè)定經(jīng)過(guò)車輛的車速，計(jì)算機(jī)判定是否需對(duì)其進(jìn)行抓拍；(3).控制CCD高速攝像頭，采用光快門對(duì)被攝車輛圖像進(jìn)行“凍結(jié)”，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)中的車輛圖像進(jìn)行攝錄；(4).將被“凍結(jié)”的圖像輸入至計(jì)算機(jī)中的圖像采集卡，進(jìn)而輸入至內(nèi)存，進(jìn)行數(shù)字圖像處理；(5).在畫面中錄入時(shí)間、地點(diǎn)、車速；(6).經(jīng)圖像壓縮，存儲(chǔ)在硬盤中；(7).實(shí)時(shí)將視頻圖像傳輸至遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征在于所述的掃描道路的背景特征圖像是在監(jiān)測(cè)視場(chǎng)內(nèi)道路上白線的掃描圖像或計(jì)算機(jī)虛擬的掃描圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征是在所述的監(jiān)測(cè)視場(chǎng)內(nèi)拍攝兩個(gè)或兩個(gè)以上的車輛圖像，并將其記錄在一幀畫幅內(nèi)，用以測(cè)量車輛的速度或加速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征是在所述的高速攝像頭采用計(jì)算機(jī)經(jīng)RCC卡控制窄脈沖發(fā)生器發(fā)出按需可預(yù)置的窄脈沖光，所述光脈沖寬度為0.5微秒至2000微秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征是在夜間環(huán)境中拍攝車型和顏色時(shí)，所述的窄脈沖光的寬度為100微秒至500微秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征是在夜間環(huán)境中拍攝車牌時(shí)，所述的光脈沖寬度為5微秒至60微秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征是在所述的數(shù)字圖像處理系由去噪，二值化和自動(dòng)鏈碼跟蹤的步驟構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5或6或7所述的智能交通的高速攝像抓拍的方法，其特征是在夜間環(huán)境中，以車輛大燈的圖像為標(biāo)記，在連續(xù)兩幀的相鄰兩場(chǎng)內(nèi)，提取兩標(biāo)記間的行數(shù)差，由計(jì)算機(jī)測(cè)出車輛速度。
9.一種智能交通的高速攝像抓拍的系統(tǒng)，其特征是在所述監(jiān)測(cè)視場(chǎng)的道路上繪制若干條白線，其上方設(shè)置有CCD高速攝像頭和窄脈沖發(fā)生器，兩者同指向監(jiān)測(cè)視場(chǎng)，其攝像光軸對(duì)著車輛的行進(jìn)方向，并與設(shè)置在附近的專用工控機(jī)相連，受其控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能交通的高速攝像抓拍的系統(tǒng)，其特征在于所述的CCD高速攝像頭設(shè)置在正上方，其光軸與垂直線的夾角即拍攝角在白天時(shí)為60°-75°；在夜間時(shí)為76°-80°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能交通的高速攝像抓拍的方法及其專用的系統(tǒng)，設(shè)備。它主要是通過(guò)掃描道路的背景特征圖像，由計(jì)算機(jī)測(cè)定經(jīng)過(guò)車輛的車速，判定是否進(jìn)行抓拍，控制CCD高速攝像頭，對(duì)被拍攝的車輛圖像進(jìn)行“凍結(jié)”，進(jìn)而將圖像輸入至圖像采集卡，輸入至內(nèi)存，進(jìn)行數(shù)字圖像處理；并錄入時(shí)間、地點(diǎn)、車速；經(jīng)圖像壓縮，存儲(chǔ)在硬盤中；實(shí)時(shí)將視頻圖像傳輸至遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心。所述攝像頭的光軸對(duì)著車輛的行進(jìn)方向，并與設(shè)置在附近的專用工控機(jī)相連，受其控制。因此具有節(jié)能，隱蔽性好，實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)，提高圖像清晰度，尤其能正確顯現(xiàn)車牌的顏色等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F9/00GK1664690SQ20041001676
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者鄭增榮, 鄭黎 申請(qǐng)人:鄭增榮